專(zhuān)利名稱(chēng)：刀具以及刀具的制造方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種刀具的制造方法和設(shè)備以及一種用于切削加工的刀具，該刀具由一個(gè)相對(duì)堅(jiān)韌的內(nèi)芯連接著一個(gè)相對(duì)耐磨的外圍構(gòu)成。
從作為示例的WO 98／28455中已知可以通過(guò)兩個(gè)步驟由粉末材料壓制出一個(gè)內(nèi)芯和一個(gè)環(huán)繞的管。由碳化鎢(WC)和鈷(Co)構(gòu)成的粉末材料在一個(gè)沖頭和一個(gè)模具之間擠壓并因此而被燒結(jié)，以使粘結(jié)材料熔化并粘結(jié)碳化物而形成切削加工刀具材料。該現(xiàn)有技術(shù)具有多個(gè)缺點(diǎn)，特別是在制造細(xì)長(zhǎng)刀體時(shí)。粉末將放出粉塵而且成形出的半成品刀體(壓制但未燒結(jié)的材料)不能承受任何程度的處理。此外，排屑槽必須磨削而且該方法需要耗費(fèi)時(shí)間。這些問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)將硬質(zhì)金屬混合在一種媒質(zhì)中注射模塑而得到了部分解決，如美國(guó)專(zhuān)利No．5，947，660中所示。該注射模塑法在幾何形狀方面帶來(lái)了高自由度，但也在加工細(xì)長(zhǎng)刀體和模具的昂貴投資方面帶來(lái)了問(wèn)題。
在美國(guó)專(zhuān)利No．4，779，440中，根據(jù)其權(quán)利要求1的前敘部分，已知一種用于成形螺旋鉆頭坯件的刀具。通過(guò)將一種硬質(zhì)金屬粉末加熱到擠出溫度，再利用高能耗將加熱后的粉末擠壓通過(guò)一個(gè)由芯棒和擠出嘴確定的空間并同時(shí)旋轉(zhuǎn)坯件，可以獲得一個(gè)帶排屑槽的擠壓鉆頭坯件，各排屑槽沿坯件的圓周方向具有恒定的間距。坯件通過(guò)擠壓而被引導(dǎo)著定向經(jīng)過(guò)一個(gè)裝于擠出嘴內(nèi)部的螺脊，從而沿坯件成形排屑槽。這種現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)缺點(diǎn)是，所加工產(chǎn)的刀具不能獲得最長(zhǎng)使用時(shí)間。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法和一種設(shè)備，以消除現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法和一種設(shè)備，以加工出具有最長(zhǎng)使用時(shí)間的細(xì)長(zhǎng)刀體。
通過(guò)參考附圖而在附屬權(quán)利要求中所確定的一種刀具制造方法和設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)這些以及其它目的。


圖1A—1C分別簡(jiǎn)要顯示了根據(jù)本發(fā)明的鉆頭的側(cè)視圖以及前側(cè)和后側(cè)透視圖。
圖1D顯示了沿圖1A中的線D—D的橫截面圖。
圖1E顯示了沿圖1A中的線E—E的橫截面圖。
圖2A顯示了根據(jù)本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)半成品刀體的制造設(shè)備的前視圖。
圖2B顯示了設(shè)備沿圖2A中的線ⅡB—ⅡB的剖面圖。
圖2C顯示了設(shè)備的端視圖。
圖2D顯示了設(shè)備沿圖2A中的線ⅡD—ⅡD的剖面圖。
圖3顯示了設(shè)備和一個(gè)進(jìn)給部分。
圖1A—1C中所示的實(shí)施例是所謂的螺旋鉆頭。鉆頭10包含一個(gè)大體上實(shí)心的刀柄11，其帶有一個(gè)第一刀尖形成端，后者包含至少一個(gè)切削刃19和與切削刃數(shù)量相等的排屑槽18。鉆頭包含一個(gè)由相對(duì)堅(jiān)韌的硬質(zhì)材料制成的中央部分，其連接著一個(gè)相對(duì)耐磨的硬質(zhì)材料制成的外圍部分13。鉆頭10由堅(jiān)固的硬質(zhì)材料，如擠壓硬質(zhì)材料制成，并且包含螺旋排屑槽18，而且這些排屑槽可以沿著整個(gè)刀體或一部分刀體伸展。刀柄11需要被緊固到一個(gè)未示出的旋轉(zhuǎn)軸中。鉆頭還具有兩個(gè)上部留隙表面15。鉆頭由兩種不同材料擠壓制成，兩種材料的不同之處在于硬質(zhì)物質(zhì)(如碳化鎢，WC)與粘結(jié)劑(如鈷，Co)的平衡性。所有外表面和連帶的切削刃均由相同的材料制成，即由鈷含量相對(duì)較低的耐磨硬質(zhì)金屬擠壓制成。刀具10的排屑槽18完全由耐磨硬質(zhì)材料制成，以使鉆頭同時(shí)具有強(qiáng)度和耐磨性。從圖1D和1E中可以看出，除了端部以外，堅(jiān)韌部分12的橫截面上的主要部分均被耐磨部分13完全環(huán)繞著。這樣，可以在鉆頭上獲得一個(gè)剛性和堅(jiān)硬的“外殼”。此外，沖洗道14優(yōu)選只在堅(jiān)韌部分內(nèi)伸展。排屑槽18與留隙表面15之間的交線構(gòu)成主切削刃19，并優(yōu)選通過(guò)未示出的加強(qiáng)倒角而構(gòu)成。
一種根據(jù)本發(fā)明的細(xì)長(zhǎng)半成品刀體制造設(shè)備20顯示于圖2A—2D中。設(shè)備20包含一個(gè)鋼制矩形殼體21，其用于通過(guò)諸如螺栓等而緊固到一個(gè)未示出的擠壓機(jī)上。殼體21帶有兩個(gè)用于擰緊到機(jī)器上的螺栓22并具有一個(gè)用于密封在上述機(jī)器上的后表面23。殼體具有一個(gè)中央貫通凹座24，通過(guò)該凹座可以壓制至少兩種復(fù)合物。凹座24變換成一個(gè)位于環(huán)形擠出嘴28中的減徑縮口27。擠出嘴28由耐磨材料，如硬質(zhì)金屬制成。接著，凹座24延伸為一個(gè)伸入環(huán)形模具29中的圓筒形內(nèi)部對(duì)中定位的孔30，該模具鄰接并連接著擠出嘴28。模具29相對(duì)于殼體的位置是通過(guò)一個(gè)位于殼體中的緊定螺釘31與一個(gè)相對(duì)于復(fù)合物主進(jìn)給方向F側(cè)向伸展的孔32之間的協(xié)作而確定的。一個(gè)棒狀型芯33置于模具中。型芯是矩形的并包含兩個(gè)用于接收細(xì)長(zhǎng)銷(xiāo)釘35的孔34。當(dāng)需要在坯件上成形出沖洗道時(shí)，銷(xiāo)釘35沿進(jìn)給方向F從型芯上伸出。之后，凹座24以一個(gè)位于蓋板36中的同軸孔37的形式延伸。蓋板36通過(guò)兩個(gè)螺釘38和兩個(gè)螺釘22而固定在殼體上。蓋板36上帶有一個(gè)T形槽39，其伸展于蓋板36的兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)之間。槽39用于接收兩個(gè)顎爪40、41，根據(jù)圖2B，兩個(gè)顎爪的基本形狀大致上構(gòu)成一個(gè)T形。每個(gè)顎爪40、41分別包含一個(gè)面向另一個(gè)顎爪的空隙42?？障?2包含一個(gè)螺脊43，這樣，當(dāng)兩個(gè)顎爪彼此頂靠在一起時(shí)，可以形成一個(gè)帶排屑槽螺旋鉆頭的橫截面。兩個(gè)顎爪通過(guò)未示出的動(dòng)力裝置而壓緊在一起，當(dāng)坯件必須是局部圓柱形時(shí)，例如在鉆頭柄處，該動(dòng)力裝置還用于將兩個(gè)顎爪彼此分開(kāi)。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，一個(gè)支撐臺(tái)面連接著顎爪安置，以支撐高溫?cái)D壓出的坯件。
一個(gè)連接著殼體21的進(jìn)給裝置50顯示于圖3中。該進(jìn)給裝置50包含至少兩個(gè)分開(kāi)的腔51、52。一個(gè)中央腔51基本上相對(duì)于進(jìn)給方向F對(duì)稱(chēng)安置并包含一個(gè)面對(duì)著殼體21的中央擠出嘴53。至少一個(gè)第二腔52基本上垂直于進(jìn)給方向F安置并包含一個(gè)與擠出嘴28相連的擠出嘴54。擠出嘴54與擠出嘴53同軸安置但距殼體21較后者近。第一腔51用于容納具有相對(duì)較高鈷含量的第一復(fù)合物55，而第二腔52中容納著具有相對(duì)較低鈷含量的第二復(fù)合物56。所述腔中分別裝有進(jìn)給蝸桿57、58，以沿進(jìn)給方向F向前驅(qū)動(dòng)兩種復(fù)合物。每個(gè)進(jìn)給蝸桿分別被一個(gè)電動(dòng)機(jī)59、60驅(qū)動(dòng)。顆粒材料被輸送到漏斗形開(kāi)口61、62中。所述腔分別至少部分地被加熱器63、64環(huán)繞著。
鉆頭或端銑刀是以下面的方式制造的。含有一定量的鈷和一種媒介，如聚合物的硬質(zhì)金屬粉末被混合成復(fù)合物并被成形為球?；蝾w粒。這樣可以獲得至少兩種不同的復(fù)合物，它們的區(qū)別在于鈷的含量。粘結(jié)劑將成為半成品刀體的母材。粘結(jié)劑含量的差異在1一10％的重量范圍內(nèi)。這里的術(shù)語(yǔ)“鈷”可以理解為一種金屬粘結(jié)劑，其也可以替換為或包含其它金屬，如鎳Ni。接下來(lái)，所述復(fù)合物被預(yù)熱到一個(gè)適合于復(fù)合物的溫度，優(yōu)選為相同溫度，并被輸入到機(jī)器50中以便擠壓。之后，所述復(fù)合物分別在相應(yīng)腔51、52中以高壓和大約為180℃的特定溫度向著相應(yīng)的擠出嘴53、54擠壓，以使第二塑性復(fù)合物緊靠著第一塑性復(fù)合物并形成一個(gè)大致圓柱形的桿65。之后，高溫復(fù)合物到達(dá)型芯33并在兩側(cè)通過(guò)兩個(gè)成形在型芯周?chē)陌雸A形開(kāi)口而移過(guò)型芯。型芯的寬度(見(jiàn)圖2A)優(yōu)選小于內(nèi)部復(fù)合物的直徑。所述復(fù)合物沿進(jìn)給方向F在型芯后方再次熔化成一個(gè)圓柱形桿。如果銷(xiāo)釘裝于型芯中，則會(huì)在刀體上形成空間，用以在以后形成沖洗道。銷(xiāo)釘被選擇得足夠長(zhǎng)，以使復(fù)合物冷卻而避免熔化。通過(guò)選擇擠壓參數(shù)，特別是擠出嘴53的直徑，沖洗道的周?chē)梢员贿x擇，以便只由第一和第二復(fù)合物中的一種或兩種組合構(gòu)成。之后，所述復(fù)合物到達(dá)由顎爪40、41確定的空隙42，以使復(fù)合物在螺脊43的作用下螺旋通過(guò)顎爪并獲得螺旋鉆頭的橫截面。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，根據(jù)本發(fā)明制造的鉆頭的排屑槽完全由更耐磨的硬質(zhì)金屬制成。當(dāng)所述復(fù)合物從顎爪中出來(lái)后，它們將在周?chē)鷾囟认卵杆倮鋮s，而坯件則持續(xù)擠出直至排屑槽部分足夠長(zhǎng)。隨后，顎爪40、41被分開(kāi)而撤離復(fù)合物，以形成一個(gè)圓柱形刀柄部分。刀柄部分的長(zhǎng)度既可以由繼續(xù)擠出的長(zhǎng)度確定，也可以通過(guò)顎爪向內(nèi)移動(dòng)而開(kāi)始加工一個(gè)新的坯件而確定。在后面的情況下，可以連續(xù)形成兩個(gè)或多個(gè)坯件。硬化后的坯件可以，例如，手工切割或斷開(kāi)。
之后，坯件在一個(gè)單獨(dú)的爐中加熱，以將媒介燃燒掉并使粘結(jié)劑金屬熔化而粘結(jié)碳化物。之后，要進(jìn)行附加的機(jī)加工，例如磨削切削刃部分、刀柄部分和留隙表面。
這樣，倒角的外圍由于諸如鈷等粘結(jié)劑的含量低而可以獲得更高的耐磨性能，而中央部分則構(gòu)成更堅(jiān)韌的鈷含量高的硬質(zhì)金屬。
通過(guò)本方法，可以制造出帶或不帶排屑槽和帶或不帶刀柄部分的長(zhǎng)使用時(shí)間的刀具，并能夠因操作簡(jiǎn)便而降低成本。這種操作還不會(huì)產(chǎn)生灰塵。此外，可以使用至少一個(gè)顎爪在坯件的刀柄部分上加工出標(biāo)記，以標(biāo)識(shí)將要被磨削以便裝卡的表面。這樣，磨削量可以最小化。
本發(fā)明決不局限于前面所描述的實(shí)施例，而是可以在附屬權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由改變。因此，本發(fā)明也可以用于實(shí)心頭銑刀。刀具可以施加諸如Al2O3、TiN和／或TiCN等涂層。
權(quán)利要求
1．一種切削加工刀具的制造方法，該刀具由一個(gè)相對(duì)堅(jiān)韌的內(nèi)芯連接著一個(gè)相對(duì)耐磨的外圍構(gòu)成，該方法包含下列步驟A—將一種具有高金屬粘結(jié)劑含量的溫態(tài)第一塑性復(fù)合物(55)進(jìn)給到一個(gè)用于擠壓的模具(29)中，以及B—同時(shí)將一種具有低金屬粘結(jié)劑含量的溫態(tài)第二塑性復(fù)合物(56)環(huán)繞著第一塑性復(fù)合物(55)進(jìn)給到一個(gè)用于擠出的模具(29)中，以使上述第二塑性復(fù)合物(56)在擠壓過(guò)程中緊靠著上述第一塑性復(fù)合物(55)，從而形成一個(gè)大致圓柱形的桿(65)；以及C—整體加熱上述相連的復(fù)合物(55，56)，以分離出所述復(fù)合物中含有的聚合物，并將剩下的材料燒結(jié)成一個(gè)硬質(zhì)坯件，隨后D—進(jìn)行可能有的修整機(jī)加工，如磨削。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟A之前，硬質(zhì)金屬粉末與一種媒介，如一種聚合物混合并加入到至少兩個(gè)分開(kāi)的腔(51，52)中。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使在步驟B后形成的桿(65)移過(guò)一個(gè)部分(42)以形成排屑槽(18)，之后，部分(42)在步驟B后徑向位移以在坯件上形成一個(gè)刀柄部分。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，部分(42)由兩個(gè)可以相對(duì)于對(duì)方移動(dòng)的顎爪(40，41)構(gòu)成，所述顎爪沿大致垂直于進(jìn)給方向(F)的相反方向同時(shí)位移。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中包含使所述復(fù)合物移過(guò)一個(gè)牢固地固定在模具(29)中的型芯(33)，之后，沿進(jìn)給方向(F)在型芯(33)后方將所述復(fù)合物熔化成一個(gè)圓柱體刀體。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，銷(xiāo)釘(35)裝于型芯中，以便在坯件中形成空間。
7．一種設(shè)備，其安裝在用于制造切削加工刀具的擠壓機(jī)中，該刀具由一個(gè)相對(duì)堅(jiān)韌的內(nèi)芯連接著一個(gè)相對(duì)耐磨的外圍構(gòu)成，上述設(shè)備(20)包含一個(gè)用于緊固在擠壓機(jī)上的殼體(21)，上述殼體(21)帶有一個(gè)貫通凹座(24)，一種第一復(fù)合物可以沿一個(gè)進(jìn)給方向(F)通過(guò)該凹座，上述凹座(24)包含一個(gè)第一擠出嘴(53)和一個(gè)位于一個(gè)模具(29)中的孔(30)，其特征在于，至少一個(gè)第二擠出嘴(54)基本上同軸環(huán)繞著第一擠出嘴安裝，以形成一種大致環(huán)繞著第一復(fù)合物(55)的第二復(fù)合物(56)。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，設(shè)備包含至少兩個(gè)分開(kāi)的腔(51，52)和至少一個(gè)顎爪(40，41)，該顎爪可以相對(duì)于凹座(24)徑向移動(dòng)以與上述第二復(fù)合物咬合和脫開(kāi)，而且其特征在于，設(shè)備包含兩個(gè)可以相對(duì)于對(duì)方移動(dòng)的顎爪(40，41)，它們可以沿大致垂直于進(jìn)給方向(F)的相反方向同時(shí)位移。
9．根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，一個(gè)型芯(33)牢固地固定在模具(29)中，而且，設(shè)備包含兩個(gè)用于接收細(xì)長(zhǎng)銷(xiāo)釘(35)的孔(34)，當(dāng)需要在坯件中成形出沖洗道時(shí)，所述孔(35)將沿進(jìn)給方向(F)從型芯上伸出，而且，每個(gè)顎爪(40，41)分別包含一個(gè)面向另一個(gè)顎爪的空隙(42)，上述空隙(42)包含一個(gè)螺脊(43)，從而在兩個(gè)顎爪彼此頂靠在一起時(shí)，所述空隙可以形成一個(gè)帶排屑槽螺旋鉆頭的橫截面。
10．一種切削加工刀具，其由一個(gè)相對(duì)堅(jiān)韌的內(nèi)芯連接著一個(gè)相對(duì)耐磨的外圍構(gòu)成，該刀具根據(jù)權(quán)利要求1—4任一所述的方法制造出來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種刀具的制造方法和設(shè)備以及刀具本身。該方法和設(shè)備可以制造出一個(gè)鉆頭(10),其具有一個(gè)相對(duì)堅(jiān)韌的硬質(zhì)材料中央部分(12)連接著一個(gè)相對(duì)耐磨的硬質(zhì)材料外圍部分(13)。刀具(10)的排屑槽(18)完全由相對(duì)耐磨的硬質(zhì)材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)B21C23/14GK1279139SQ00109549
公開(kāi)日2001年1月10日 申請(qǐng)日期2000年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月2日
發(fā)明者馬蒂亞斯·普伊德, 約翰尼·布魯恩, 米卡埃爾·格倫克維斯特 申請(qǐng)人:塞科機(jī)床公司